高考化学一轮复习：电化学中的交换膜（全国）解析版

微专题32电化学中的交换膜

I考情分析

高，学生因理不清交换膜与阴、阳离子移动方向的关系而出现错误。膜电

池多应用于物质的制备与提纯.

常考的离子交换膜分为阴离子浓膜、阳离子交换膜、质子交换膜和双极、

膜，它只能遢?性的使某些离子通过，解题时先看清属于明附殛膜类

型，若题目无说明，可依据电解质溶液中的电荷守恒判断膜的类型。

2023•全国•统考高考真,）用可再生能源电还原C。?时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反

应来提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

质

子

可

IrO-Ti交Cu

旃xKC1、

换电极

生电极H2s。4溶液H3P。4溶液

膜

能

源

C2H4,C2H50H

A.析氢反应发生在kO,-Ti电极上

B.CT从Cu电极迁移到IrO「Ti电极

+

C.阴极发生的反应有：2CO2+12H+12e=C2H4+4H2O

D.每转移Imol电子，阳极生成11.2L气体（标准状况）

【答案】c

【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去

电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H20-4e-=5个+4H+,铜电极为阴极，酸性条件下二氧

化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2C5+12H++12e-=C2H4+4出。、

2CCh+12H++12e-=C2H5OH+3H2O,电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。

A.析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；

B.离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，cr不能通过，故B错误；

C.由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电

极反应式有2co2+12H++：L2e-=C2H4+4出0,故C正确；

D.水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2个+4H+,每转移lmol

电子，生成0.25molO2,在标况下体积为5.6L,故D错误；

答案选C。

2.（2023•北京•统考高考真事）回收利用工业废气中的CO?和S02,实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是

A.废气中SO?排放到大气中会形成酸雨

B.装置a中溶液显碱性的原因是HCO；的水解程度大于HCO；的电离程度

C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的C。?和SO?

D.装置b中的总反应为SO：+CO2+凡。地HCOOH+SOj

【答案】C

【解析】A.SOZ是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；

B.装置a中溶液的溶质为NaHCOs，溶液显碱性，说明HCO；的水解程度大于电离程度，故B正确;

C.装置a中NaHCC）3溶液的作用是吸收SO2气体，CO?与NaHCC^溶液不反应，不能吸收CO2,故C错误;

D.由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO；-+CO2+H2O——HCOOH+SO：,故D正确;

选Co

1.解答步骤

第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。

第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。

第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免

产物因发生反应而造成危险。

2.离子交换膜类型的判断方法

依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极

反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的

方向、进而确定离子交换膜的类型。

1.离子交换膜的功能

使离子选择性定向迁移（目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷）。

2.离子交换膜在电化学中的作用

（1）隔离某些物质防止发生反应。

（2）用于物质的制备。

（3）物质分离、提纯等。

3.离子交换膜的类型

离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：

①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H+和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。

②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。

③质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。

④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复

合层间的H2o解离成H,和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和0H一的离子源。

4.应用原理

（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通过

孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能

通过交换膜。

质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子（H+）通过，其他离子不能通过。

（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。

在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥（盐桥需要定时替换或再生）。通过限制离子迁移，使指定

离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。

1.（2023•浙江•统考高考真,）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不IE网

的是

电源

离子交换膜

电极A电极B

饱和NaCl溶液40（含少量NaOH）

A.电极A接电源正极，发生氧化反应

B.电极B的电极反应式为：2H2O+2e=H2T+2OH

C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液

D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

【答案】B

【解析】A.电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极,

发生氧化反应，故A正确；

B.电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O+4e+O2=4OH-,故B错误；

C.右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，

故C正确；

D.改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能

耗，故D正确。

综上所述，答案为B。

2.(2022・全国•高考真0)一种水性电解液Zn-MnCh离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，ZM+以Zn(OH)

丁存在)。电池放电时，下列叙述错误的是

MnO?电极离子选择隔膜Zn电极

H,SO：溶液K,S。,沼液KO1【溶液

IITIII

A.0区的K+通过隔膜向团区迁移

B.团区的S。：通过隔膜向团区迁移

+2+

C.MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H=Mn+2H2O

+2+

D.电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H=Zn(OH)t+Mn+2H2O

【答案】A

【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，回区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)

4~,团区MnC)2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=MM++2H2C)；电池在工作过程中，由于两个离子选

择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到回区

消耗H+,生成Mn2+,回区的K+向回区移动或回区的S。：向回区移动，回区消耗。H-,生成Zn(OH)j,回区的S0j

向国区移动或团区的K+向13区移动。据此分析答题。

A.根据分析，回区的K+只能向回区移动，A错误；

B.根据分析，团区的S0j向国区移动，B正确；

C.MnCh电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2。，C正确；

D.电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)j+Mn2++2H2。，D正确；

故答案选Ao

3.(2022•山东・高考真题)设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO?,

将废旧锂离子电池的正极材料Lie。。?。)转化为Co?+,工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。

已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是

溶液溶液溶液

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B,装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

C.乙室电极反应式为LiC。O2+2H2O+e-=Li++Co2++4OH

D.若甲室Co?+减少200mg,乙室Co"增力口300mg,则此时已进行过溶液转移

【答案】BD

【解析】A.电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为C02气体，同时生成H+,电极反

应式为CH38O--8e-+2H2。=282个+7H+,H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e=C。，因此，

甲室溶液pH逐渐减小，A错误；

B.对于乙室，正极上LiCoCh得到电子，被还原为Co2+,同时得到Li+,其中的02-与溶液中的田结合出。，

+

电极反应式为2LiCoC）2+2e-+8H+=2Li++2co2++4或。，负极发生的反应为CH3COO-8e+2H20=2CC）2个+7H,负极

产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，

B正确；

C.电解质溶液为酸性，不可能大量存在。"，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2。，C错误；

02g

D.若甲室Co2+减少200mg,则电子转移物质的量为碓-）=“/x2=0.0068mol；若乙室Co2+增力口300mg,

59g/mol

03g

则转移电子的物质的量为x1=0.005Imol,由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过

59g/mol

溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；

故合理选项是BDo

）基展练）

1.（1。22・河北・高考真0）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意

图如图。

下列说法正确的是

A.电极b为阳极

B.隔膜为阴离子交换膜

C.生成气体M与N的物质的量之比为2：1

催化剂

34/

D.反应器I中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]-+4OH-^^4[Fe(CN)6]-+O2r+2H2O

【答案】BD

【解析】由图可知，a电极为阳极，碱性条件下[Fe(CN)6「一离子在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3-

离子，催化剂作用下，[Fe(CN)6：P-离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6F-离子、氧气和水，b电极为阴极，

水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS-2H和氢氧根离子，催化剂作用下，DHPS-2H

与水反应生成DHPS和氢气，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则M为氧气、N为氢

气。

A.由分析可知，b电极为电解池的阴极，故A错误；

B.由分析可知，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则隔膜为阴离子交换膜，故B正确；

C.由分析可知，M为氧气、N为氢气，由得失电子数目守恒可知，氧气和氢气的的物质的量之比为1:2,

故C错误；

D.由分析可知，反应器I中发生的反应为催化剂作用下，[Fe(CN)6]3-离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4-

离子、氧气和水,反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3-+4OH-催化剂4[Fe(CN)6]4-+C)2个+2出。,故D正确；

A

故选BDo

2.(2023,全国•高三统考专题练习）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不

正卿的是

饱和NaCI溶液40（含少量NaOH）

A.电极A接电源正极，发生氧化反应

B.电极B的电极反应式为：2H2O+2e=H2T+2OH

C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液

D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

【答案】B

【解析】A.电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极,

发生氧化反应，故A正确；

B.电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O+4e-+O2=4OH~,故B错误;

C.右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液,

故C正确；

D.改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能

耗，故D正确。

综上所述，答案为B。

3.（2023•北京,高三统考专题练习）回收利用工业废气中的CO?和SO?,实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是

A.废气中SO?排放到大气中会形成酸雨

B.装置a中溶液显碱性的原因是HCO；的水解程度大于HCO；的电离程度

C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的C。?和SO?

D.装置b中的总反应为SO》+CO2+H2O—HCOOH+SO：

【答案】C

【解析】A.SOZ是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；

B.装置a中溶液的溶质为NaHCOj,溶液显碱性，说明HCO；的水解程度大于电离程度，故B正确；

C.装置a中NaHCOs溶液的作用是吸收SO2气体，C0?与NaHCC^溶液不反应，不能吸收CO2,故C错误;

D.由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SOj+COz+H?。曳牲HCOOH+SOj,故D正确;

选C。

质子交换膜

A.放电时负极质量减小

B.储能过程中电能转变为化学能

C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧

3+2+

D.充电总反应：Pb+SOr+2Fe=PbSO4+2Fe

【答案】B

【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极，正极

上Fe3+得电子转化为Fe2+,充电时，多孔碳电极为阳极，Fe?+失电子生成Fe3+,PbSCU电极为阴极，PbSC)4得

电子生成Pb和硫酸。

A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误;

B.储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；

C.放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误;

D.充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO：+2Fe3+,D错误；

故答案选B。

5.（向23•江西上饶•校联考二油）Li—Ch电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年科

学来家研究了一种光照充电Li—Ch电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（底）和空穴（h+）,驱动阴极

反应（Li++e-=Li）和阳极反应Li2O2+2h+=2Li++O2）对电池进行充电，下列叙述错误的是

A.放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2

B.充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移

C.放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的5体积为22.4L

D.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

【答案】B

【解析】A.由题意可知，充电时总反应为日2。2=2口+。2,则放电时，电池的总反应2口+。2=口2。2,故A正确；

B.由题意可知，充电时，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，则阳离子锂离子向锂电极迁移，故B错误;

C.由分析可知，放电时，光催化电极为正极，锂离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化

锂，电极反应式为5+2Li++2e-=Li202,则每转移2moi电子，消耗标况下氧气的体积为2moixg

x22.4L/mol=22.4L,故C正确；

D.由题意可知，充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关,

则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；

故选Bo

6.(2023・重庆渝中・重庆巴蜀中学校考模拟预测)电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利用如图

所示装置实现电催化合成吠喃二甲酸。下列说法第氓的是

-+

C.阴极反应为HO—《》—NO2+6e+6H=HO—《>—NH。+2H2O

D.电路中每转移Imolel阳极区与阴极区质量变化的差为坨

【答案】D

【解析】A.催化剂能降低电极反应的活化能，加快反应速率，A正确；

B.由图示可知，ImolNi?+在催化电极a放电生成lmolNiO(OH),然后发生反应6NiO(OH)+

2

HOCH^xO^CHO+12H-6Ni+HOOC'-^O^-COOH+10H2O,则imolNi2+在催化

电极a放电可得到’mol><156g/mol=26g吠喃二甲酸，B正确；

6

C.阴极反应为分子中硝基被还原为氨基的过程，反应为+6e+6H+=

《确；

HO—~:—NH2+2H2O,ciE

D.反应时阳离子向阴极迁移，电路中每转移Irnolel会有:Lmol氢离子从阳极区进入阴极去，导致阳极区

减小1g、阴极区增加1g,质量变化的差为2g,D错误;

故选D。

7.(1o23•陕西西安・统考一.)高电压水系锌一有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是

阳膜,/阴膜

中

-性

碱

电

酸

性-

性

；解

电Zn(OH)

电

解

A：质

解

质

质

一

泵

：VNaf泵

Zncr

A.放电时，负极反应式为Zn-2e+4OH-=Zn(OH)j

B.充电时，电路中转移2moie,中性电解质NaCI的物质的量增多2moi

C.放电时，ImolFQ转化为FQH2转移2moi电子

D.充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极

【答案】B

【解析】高电压水系锌-有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生

成ZM+,为负极,则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2S+2H+回FQH2,负极反应式为Zn-2e+4OH=Zn(OH)

4-；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反应式相反，

电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，因此充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极。

A.放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)j,选项A正确；

B.充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCI溶液中的钠离子和氯离子分别

发生定向移动，即电解质NaCI的浓度减小，选项B错误；

C.充电时电解池，阳极反应为FQH2-2e=2FQ+2e-+2H+,则ImolFQHz转化为FQ时转移2moi电子，选项C

正确；

D.根据上述分析可知，充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极，选项D正确；

故答案选B。

8.(2023•辽宁沈阳•东北育才学校校考模拟预测)一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、

选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，

便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是

O

H,C=CH2OH/\

Cl—>C12—>HC10-------------CH2cH20H>H2C——CH2

ICl

Cl

J---------1电源

CH2=CH2f

阴离子交换膜

A.Ni电极与电源负极相连

o

B.阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2m。、，/

H2c-CH2

C.工作过程中阴极附近pH增大

D.在电解液混合过程中会发生反应：HCI+KOH=KCI+H2O

【答案】B

【解析】根据题给信息得乙烯在左室与HCIO发生氧化还原反应，HCIO由CI2与也0反应生成，而由cr转

化生成C1?应发生在Pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。

A.根据分析知，Ni为阴极，与电源负极相连，A正确；

B.阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2T+2OH-,阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为2mol；

阳极对应生成ImolCb,CL与水反应为可逆反应，生成的HCIO小于lmol,被氧化的CH2=CH2小于：Lmol,因

此可制得的环氧乙烷小于lmol,B错误；

C.工作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；

D.电解过程中，阳极生成的CI2与水反应时生成HCL阴极反应生成KOH,电解液混合时会发生以下反应:

HCI+KOH=KCI+H2O,D正确；

故选Bo

9.（2023春•山东烟台•高三统考期中）据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连

续七年稳居全球首位。己知四甲基氢氧化镀［9珥）4NOH］常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化镂

［（CHs^NCl］为原料，采用电渗析法合成［（CHJ\NOH,M=91gmor1］,工作原理如图。下列说法错误的

是

光伏并网发电装置

(CH3)4NC1稀溶液NaCl浓溶液

A.光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极

B.c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜

C.a电极反应式为2((2乩)4^+2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2T

D.制备182g四甲基氢氧化镂，两极共产生33.6L气体(标准状况)

【答案】B

【解析】A.a极发生还原反应，为阴极，其连接的N型半导体为负极，b极发生氧化反应，为阳极，其连

接的M型半导体为正极，A项正确；

B.(CH3)4N+通过c膜，通过Na+通过e膜，c、e为阳离子交换膜，C「通过d膜，d为阴离子交换膜，B项错

误；

C.a极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2个，C项正确；

D.制备182g四甲基氢氧化核则转移2mole\阴极产生lmolbh,阳极产生0.5molO2(电极反应式为401

-41=02个+2也。),共产生1.5mol气体(标准状况下为33.6L),D项正确。

答案选B。

10.(2023春・山东烟台・高三统考期中)电催化NO合成氨技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行

业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如下图所示，已知:

①双极膜中H2。电离出的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移；②法拉第效率

实际生成物的量

xlOO%。下列说法错误的是

理论生成物的量

A.双极膜中的OH-移向X极

B.Y极电极反应式为NO+5H++5e-=NH3+H2O

C.当外电路通过Imole一时，双极膜中有ImolH?。发生解离

D.0.5V电压下连续放电10小时，外电路通过3.8/10斗1110卜一,法拉第效率为93.5%

【答案】D

【解析】A.双极膜中的OH-移向负极即X极，A正确；

B.Y极N0得电子变成氨气，且氢离子移向正极即Y极，电极反应式为NO+5H++5e-=NH3+H2。，B正

确；

C.由B可知，当外电路通过Imole」时消耗lmolH+,故双极膜中有ImolH。发生解离得到1moiH+,C正确;

D.由图可知当电压为0.5V时，氨气产量为9.35xlO-5g/h,则10h产生氨气为9.35义10%，由

+

NO+5H+5e-=NH3+H2O,当电路中通过3.8xl（）Tmole-时，理论上氨气的质量为

3.8xl0-4x-xl7g=1.292xlO-3g,法拉第效率为年业fxlOO%a72.37%,D错误。

51.292x10g

故选D。

1.（2023・山东•统考高考真蹲）利用热再生氨电池可实现CuSO,电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,

甲、乙两室均预加相同的CuSO,电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是

隔赖

A.甲室Cu电极为正极

B.隔膜为阳离子膜

2+2+

C.电池总反应为：Cu+4NH3=[Cu（NH3）J

D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响

【答案】CD

【解析】A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成

2+

[CU(NH3)4],因此甲室Cu电极为负极，故A错误；

B.再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入

氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；

C.左侧负极是Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4『，正极是Cu?++2e.=Cu,则电池总反应为：

2+2+

Cu+4NH,=[CU(NH3)4],故C正确；

D.NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[CulNHs^r，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将

对电池电动势产生影响，故D正确。

综上所述，答案为CD。

2.(2023•全国•高三统考专题练习)电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电

源，以石墨为电极将NH3转化为高纯山的装置如图所示。下列说法正确的是

A.Cu⑴的电势低于Cu(2)的电势

B.C⑴极电极反应式为2NH3-6e-+6OH=N2+6H2。

C.工作时，左池SO：从左侧经膜回移向右侧，右池0H-从左侧经膜回移向右侧

D.当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的力(忽略溶液体积变化)

【答案】B

【解析】以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯出，C(l)电极上，NH3转化为N2,N元素化合

价升高，发生氧化反应，C(l)电极为阳极，则C(2)电极为阴极，Cu(l)为正极，Cu(2)为负极。

A.由分析知，Cu⑴为正极，Cu(l)的电势高于Cu(2)的电势，A项错误；

B.C⑴极电极上NW失电子被氧化为N2,电极反应式为2NH3-6e-+6OH=N2+6H2O,B项正确；

c.原电池中阴离子向负极迁移，则so：一向电池负极移动，故S。：经过阴离子交换膜回从右侧移向左侧；电

解池在阴离子向阳极迁移，故0H-经过阴离子交换膜回由右侧移向左侧，C项错误；

D.当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加xmolCi）2+,则正极减少xmolCu2+,

当浓差电池停止放电时有：x+2LxO.5moi/L=2Lx2.5mol/L-x,解得x=2mol,则此时电路中转移电子2x2mol=4mol,

右池阴极反应为：2H2O+2e=H2个+20H;则此时生成W物质的量4moix[=2mol,标准状况下其体积为

2molx22.4L/mol=44.8L,D项错误；

答案选B。

3.（2023•北京西城・北师大实验中学校考三模）光电化学装置可以将CO?还原为有机物，实现碳资源的再生

利用。图1是光电化学法实现CO?转化的BiVO/NaCl（叫）|Cu电解装置示意图。在不同电压条件下进行光

照电解实验，不同有机产物的法拉第效率（四）如图2所示。

图1光电化学法转化装置示意图图2有机产物的法拉第效率随电压变化图

资料：0.还原性：HCOOH>CH2O>CH3OH>C2H5OH

ffl.法拉第效率（FE）的定义：FE（X）=n（生成X的电子）/〃（通过电极的电子）x100%

0.选择性⑶的定义：S（X）=n（生成X的CO?）/”（发生反应的CO?）*]。。％

以下说法不正硬的是

+

A.阳极电极反应式为：2H2O-4e=4H+O2T

B.使用BN。,光电极可以节约电能，为阴极CO?的转化提供H+

C.由图2通过计算可知：电解电压为0.9V时，S（CH2O）«85%

D.以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物

【答案】C

【解析】由图可知，BiV04电极为阳极，阳极电极式为2H2O-4e-=4H++C)2T，阴极CO2转化为CH2O和

+-+-

HCOOH,CO2+4H+4e=CH2O+H2O,CO2+2H+2e=HCOOH；

A.由图可知，BiV04电极为阳极，电极反应式2H2O-4e-=4H++C）2T,A正确；

B.使用BiVQ光电极进行光照电解实验，可以将光能转化为化学能可以节约电能，为阴极C02的转化提供

H+,B正确；

C.由分析可知，生成等物质的量的CH2。或HCOOH等产物时转移的电子不同，由法拉第效率的定义，

圈X'Gn（生过成电X极的的电子电）力口°0%=85%，选择性⑸的定义，S（X）=nn（一（生生成反X应的的COc?）'xl。。％，故由图

2可知，电解电压为0.9V时，则巫（。"2。）。85%,贝帖（C2。）485%,C错误;

D.由图2可知，通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物，D正确；

故答案为：Co

4.（2023春•河北石家庄•高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的CrQ；-将苯酚氧化为CO?

和Hq的原电池—电解池组合装置（如图），实现了发电、环保二位一体。已知：羟基自由基（QH）的氧化性

仅次于氟气。下列说法正确的是

石墨烯

复合导电

凝胶颗粒

NASO,高浓度含

溶液苯酚废水

A.电子转移方向：c电极少导线玲b电极

B.d电极的电极反应为H2O+e-=-OH+H+

C.右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比（相同条件下）为7:3

D.若a电极上有ImolCrJD；参与反应，理论上NaCl溶液中有6moic「通过阴离子膜进入a电极区溶液

【答案】C

b

a

质

子

交

【解析】换

L膜

■>♦

地

溶so高浓度含

液4

苯酚废水

该装置是利用废水中的Crq，将苯酚氧化为CO?和HQ的原电池一电解池组合装置，左侧为原电池，右侧为

电解池，a电极发生还原反应，为正极，b电极发生氧化反应，为负极，则c电极为阴极，d电极为阳极。

A.左侧装置是原电池，右侧装置是电解池，原电池中，a电极是正极，b电极为负极。电解池中，c电极是

阴极，d电极是阳极。电子转移方向：b电极玲导线fc电极，故A错误；

B.根据图示可知，d电极的电极反应为HzO-e-=QH+H+,故B错误；

C.c电极的电极反应为2H20+2片=凡1+2011-,每转移2moi电子，c电极上产生Imol气体。d电极的电

极反应为H2O-e=OH+H+,羟基自由基（QH）的氧化性仅次于氟气，苯酚被羟基自由基氧化的化学方程

式为C6H5（DH+28QH=6CC>2T+l7H2。，每转移2moi电子，d电极上产生9x2mol=3mol气体。c、d两

287

电极产生气体的体积比（相同条件下）为7:3,故C正确；

D.a电极的电极反应为Cr2。；+6e一+7H2。=2Cr（。H）3J+8。H-,若a电极上有参与反应，理

论上有6moi0H-从a电极区溶液通过阴离子膜进入NaCl溶液，故D错误；

故选C。

5.4。23•陕西咸阳•统考三■）最近科学家研发了“全氢电池"，工作原理如图所示。下列说法正确的是

A.吸附层a发生的电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O

B.NaCICM的作用是传导离子并参与电极反应

C.电解质溶液中Na+向左移动，CIO；向右移动

D.全氢电池的总反应为：2H2+。2=2出。

【答案】A

【解析】A.电子由吸附层a流出且氢气在吸附层a上与氢氧根结合生成水，则吸附层a发生的电极反应为:

H2-2e+2OH=2H2O,故A正确；

B.NaClO,的作用是离子的定向移动而形成电流，，但不参与电极反应，故B错误；

C.由分析可知，吸附层a为负极、吸附层b为正极；阳离子（Na+、H+）向正极移动（向右移）；阴离子

（OH\CIO；）移向负极（即向左移动），故C错误;

D.吸附层a上氢气失去电子与氢氧根结合生成水；吸附层b上氢离子得到电子生成氢气可知，"全氢电池"

+

工作时，将酸与碱反应的化学能转化为电能，则其总反应为：H+OH-=H2O,故D错误;

答案选A。

6.（2023•浙江•校联考模拟预测）直接HzOz-Hq?燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。

电池放电时，下列说法不正确的是

一

e负载e-

<—1==)­►

%。2和KOH和H2s。4

混合液，匚二混合液

=]<------------------

----------T

阳离子交换膜（只允许K+通过）

A.电池工作时，电极I电势低

+

B.电极团的反应式为：H2O2+2e+2H=2H2O

C.电池总反应为：2H2。2=。2个+2HQ

D.当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K+为3.9g

【答案】C

【解析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极团为正极，负极:

+

H2O2-2e-+2OH-=O2T+2H2O,正极：H2O2+2e+2H=2H2Oo

A.电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；

+

B.电极回为正极，电极反应式为：H2O2+2e+2H=2H2O,B正确；

C.该电池放电过程中，负极区的0H来自KOH,正极区的H+来自H2s。4,K+通过阳离子交换膜进入正极区

与硫酸根结合生成K2s。4,因此电池总反应为：2H2O2+2KOH+H2SO4=O2T+K2SO4+4H2O,C错误；

D.当电路中转移O.lmol电子时，通过阳离子交换膜的K+为O.lmol,即3.9g,D正确；

故选C。

7.（2023秋•福建龙岩•高三校联考期末）某温度下，应用电化学原理处理废旧塑料

On~.O

+HC00-KOH

A.转移1mol电子产生0.5molH2

B.隔膜为阳离子交换膜

-

C.阳极反应：HOCH2CH2OH-6e+8OH=2HCOO+6H2O

D.为PET水解产物

【答案】B

00

【解析】结合电极反应产物分析，PET（1%一%J,

0cH£氏。/）在碱性条件下水解

HO——C—V7-C——

oo

生成-CJIZ-\II和HOCH2cH20H，HOCH2cH20H在碱性条件下失去电子生成HCOCT,则

O—C—vy—C—O

石墨电极为阳极，不锈钢板为阴极，阴极氢离子得到电子生成氢气，多余的氢氧根离子经过阴离子交换膜

进入左侧。

A.阴极